Jak czarna dziura w M87 uruchamia strumień
Nowe obserwacje ujawniają potężny strumień wyłaniający się z czarnej dziury w centrum galaktyki M87.
Wizja artystyczna pokazująca zbliżenie na przepływ akrecyjny i strumień wyłaniający się z regionu czarnej dziury w M87.
Źródło: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał nowe obserwacje fal milimetrowych, aby po raz pierwszy zobrazować związek między strukturę pierścieniową, która ujawnia materię wpadającą do centralnej czarnej dziury, a potężnym relatywistycznym strumieniem w znanej radiogalaktyce M87. Te obrazy pokazują pochodzenie strumienia i przepływ akrecyjny w pobliżu centralnej supermasywnej czarnej dziury. Nowe obserwacje ukazano za pomocą Global Millimeter VLBI Array (GMVA) uzupełnione przez Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) i Greenland Telescope (GLT). Dodanie tych dwóch obserwatoriów znacznie zwiększyło możliwości obrazowania GMVA.
Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Ru-Sen Lu, lider grupy badawczej Maxa Plancka w Obserwatorium Astronomicznym Akademii Chińskiej w Szanghaju jest zachwycony i zdziwiony: Wcześniej widzieliśmy zarówno supermasywną czarną dziurę, jak i odległy od niej strumień na osobnych zdjęciach, ale teraz dzięki nowemu obrazowi wykonaliśmy panoramiczny widok czarnej dziury wraz z jej strumieniem w nowym paśmie obserwacyjnym. Materia otaczająca czarną dziurę jest pochłaniana w procesie zwanym akrecją. Jednak nikt nigdy nie zobrazował bezpośrednio tego przepływu. Większy i grubszy pierścień, który teraz widzimy, pokazuje, że materia wpadająca do czarnej dziury znacząco przyczynia się do obserwowanej emisji na nowym obrazie, co pozwala nam lepiej zrozumieć procesy fizyczne w pobliżu czarnej dziury – dodaje Ru-Sen Lu.
Udział ALMA w obserwacjach GMVA zapewnił znaczny wzrost czułości wykrywania i obrazowania emisji z M87. To jeszcze bardziej zwiększyło efektywną rozdzielczość kątową i pozwoliło nam po raz pierwszy zobrazować pierścieniową strukturę w samym sercu M87 przy długości fali 3,5 mm – powiedział Andrei Lobanov z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka (MPIfR), członek zespołu badawczego. Średnica pierścienia zmierzona przez GMVA wynosi 64 mikrosekundy kątowe. Zgodnie z oczekiwaniami wynikającymi z właściwości emisyjnych relatywistycznej plazmy w tym regionie, zewnętrzna średnica tej pierścieniowej struktury jest około 1,5 razy większa niż ta zmierzona we wcześniejszych obserwacjach Teleskopu Horyzontu Zdarzeń na 1,3 mm.
Dzięki znacznie ulepszonym możliwościom obrazowania GMVA zyskaliśmy nową perspektywę. Rzeczywiście widzimy potrójny strumień, o którym wiedzieliśmy z wcześniejszych obserwacji VLBI – mówi Thomas Krichbaum, główny autor z zespołu MPIfR. Ale teraz możemy zobaczyć, jak strumień wyłania się z pierścienia emisyjnego wokół centralnej czarnej dziury i możemy zmierzyć średnicę pierścienia również na innej długości fali.
Spektakularne zdjęcie strumienia i pierścienia w M87 jest ważnym kamieniem milowym, którego kulminacją są wielokrotne wspólne wysiłki naszych kolegów z Europy, mające na celu dostosowanie macierzy GMVA i ALMA dla wspólnych obserwacji, aby ujawnić najdrobniejsze szczegóły w badaniu radiogalaktyk i kwazarów – komentuje Eduardo Ros, naukowiec z MPIfR, europejskiego harmonogramu GMVA, a także członek zespołu badawczego.
Patrząc na kolejne kroki technologiczne, Jae-Young Kim z Kyungpook National University w Daegu w Korei Południowej i współpracownik MPIfR mówi: Kolejne kroki w badaniach M87 w wysokiej rozdzielczości dotyczą badania koloru radiowego strumienia i cienia czarnej dziury, a także pomiarów polaryzacji, które ujawniają pola magnetyczne. Planowane kroki w celu dalszej poprawy wydajności i czułości sieci GMVA wymagają modernizacji odbiorników, które umożliwią wieloczęstotliwościowe referencje fazowe, tak jak to jest już robione w przypadku krótszych linii bazowych w sieci VLBI.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
